(57)【要約】【課題】  より効率的な回生制動を行うこと。【解決手段】  制動が行われる場合に、回生制動を主として行う車軸を他の車軸と連結し、回生制動を主として行う車軸に備えられた車輪と路面との摩擦に加え、他の車軸に備えられた車輪と路面との摩擦力を用いて回生制動を行う。そのため、回生制動を主として行う車輪のみによって回生制動を行うこととした場合に、車輪と路面との摩擦力を回生トルクが上回り、車輪がロック傾向となることを防止できる。したがって、より効率的な回生制動を行うことが可能となる。【選択図】  図２
2006352954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回生制動に用いられるモータと連動する車軸と他の車軸とを、非回生制動時には非連結状態とし、回生制動時には連結状態とし、回生制動の負荷を複数の車軸に分散させて回生制動を行うことを特徴とする回生制動システム。
【請求項２】
第１の車軸と第２の車軸とを連結状態可変に連結する伝達装置と、前記第１の車軸あるいは第２の車軸のいずれかに連結して回生制動に用いられるモータとを有する車両の回生制動システムであって、
車両の回生制動時に、前記モータが備えられた車軸と他方の車軸とを前記伝達装置により連結し、非回生制動時に解放することを特徴とする回生制動システム。
【請求項３】
前記モータが備えられた車軸と他方の車軸とを連結させた場合の回生制動能力を上限とする範囲で目標回生制動力を決定し、該目標回生制動力を前記モータが備えられた車軸と他方の車軸とに配分し、その配分を実現する所定の締結力で前記モータが備えられた車軸と他方の車軸とを連結して回生制動を実行することを特徴とする請求項２記載の回生制動システム。
【請求項４】
車両の回生制動時に、前記モータが備えられた車軸と他方の車軸とを前記伝達装置により最大締結力で連結することを特徴とする請求項２または３記載の回生制動システム。
【請求項５】
車両の回生制動時に、車両の減速度に応じて、前記モータが備えられた車軸と他方の車軸との締結力を変化させることを特徴とする請求項２または３記載の回生制動システム。
【請求項６】
車両の回生制動時に、前記モータが備えられた車軸の車輪がロックする限界を超える分の制動力が他の車軸による回生制動力に配分される締結力で、前記モータが備えられた車軸と他方の車軸とを前記伝達装置により連結することを特徴とする請求項２または３記載の回生制動システム。
【請求項７】
前記車両は、前軸に前記モータを備える構成を有し、
車両の回生制動時に、後軸に配分される制動力が理想前後制動力配分を超えない締結力で、前記モータが備えられた車軸と他方の車軸とを前記伝達装置により連結することを特徴とする請求項２または３記載の回生制動システム。
【請求項８】
前記モータが備えられた車軸の車輪におけるスリップ状態を検出する検出手段を備え、
前記検出手段で検出されたスリップ状態量が所定量より大きい場合に、前記モータが備えられた車軸と他方の車軸とを連結することを特徴とする請求項２から７のいずれか１項に記載の回生制動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪の回転を利用して発電を行うことにより、車両を制動する回生制動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の制動時に、車輪の回転を利用して発電を行い、運動エネルギーを減少させて制動を行う回生制動システムが知られている。
例えば、特許文献１には、車両制動時に、車軸に接続された発電機によって発電し、運動エネルギーを発電機の回転エネルギーに変換することにより制動する回生制動システムが開示されている。
【０００３】
このような回生制動システムにおいては、発電機（回生モータ）の発電能力を超えない範囲で、車軸の回転を回生モータに伝え、回生エネルギーを発生させている。
【特許文献１】特開２００４−２２２３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、車輪との摩擦が小さい路面（以下、適宜「低μ路」と言う。）においては、回生モータを回転させるトルクが車輪と路面との摩擦力を上回り、電力の回生を行う車輪がロック傾向になる場合がある。
すると、回生モータの発電能力に余裕があるにもかかわらず、それ以上の回生制動トルクをかけられないため、回生ができなくなるという問題があった。
本発明の課題は、より効率的な回生制動を行うことである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するため、本発明は、
回生制動に用いられるモータと連動する車軸と他の車軸とを、非回生制動時には非連結状態とし、回生制動時には連結状態とし、回生制動の負荷を複数の車軸に分散させて回生制動を行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、制動が行われる場合に、回生制動を主として行う車軸を他の車軸と連結し、回生制動を主として行う車軸に備えられた車輪と路面との摩擦に加え、他の車軸に備えられた車輪と路面との摩擦力を用いて回生制動を行う。
そのため、回生制動を主として行う車輪のみによって回生制動を行うこととした場合に、車輪と路面との摩擦力を回生トルクが上回り、車輪がロック傾向となることを防止できる。
したがって、より効率的な回生制動を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図を参照して本発明に係る回生制動システムの実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る回生制動システムを適用したハイブリッド自動車１の概略構成を示す図である。
図１に示すハイブリッド自動車１は、油圧式や電磁式などのクラッチによって締結力可変に前軸と後軸とが締結される４輪駆動車であり、また、回生モータによる回生制動が可能なハイブリッドシステムを備えた自動車である。
【０００８】
なお、図１においては、本発明の実施形態を説明するために必要な部分のみを示し、他の部分は図示を省略している。
図１において、ハイブリッド自動車１は、モータ１０あるいはエンジン１３によって発生された駆動力を変速装置１１によって回転数変換させた後、フロントデフ１２を介して主駆動軸である前軸に伝達する。
また、ハイブリッド自動車１は、変速装置１１を介して伝達される駆動力を、クラッチ１４を介してリアデフ１５に伝達可能であり、リアデフ１５に伝達された駆動力は、さらに後軸に伝達される。ここで、クラッチ１４は、油圧ユニット１７が油圧を調整することにより、前軸と後軸の締結力を制御することが可能である。
【０００９】
さらに、ハイブリッド自動車１は、マスタシリンダや油圧ブースタ、および、マスタシリンダの油圧を検出する圧力センサ、リザーバタンク等を含む、流体圧制動を行うための油圧回路系２と、左右の前輪１８ＦＬ，１８ＦＲおよび後輪１８ＲＬ，１８ＲＲそれぞれのホイールに備えられたホイールシリンダ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲと、油圧による制動（流体圧制動）を制御する流体圧制動コントローラ４と、回生モータによる制動（回生制動）を制御する回生コントローラ５と、左右の前輪１８ＦＬ，１８ＦＲおよび後輪１８ＲＬ，１８ＲＲそれぞれの車輪速度を検出する車輪速センサ６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲとを備えている。
【００１０】
また、図１において、ハイブリッド自動車１は、駆動時および回生時にモータ１０を制御するモータコントローラ７と、モータコントローラ７からの指示に従ってモータ１０に入出力する電流の交直流変換を行うインバータ８と、モータ１０への駆動電力の供給および回生された電力の蓄電を行うバッテリ９と、モータ１０による駆動時に駆動力を発生すると共に、回生制動時に回生電力を発生するモータ１０と、車両の走行状態に応じて、前輪と後輪の駆動力を制御するトルク配分コントローラ１６と、トルク配分コントローラ１６が出力するトルク指令値に従って、クラッチ１４の締結力（締結トルク）を制御する油圧ユニット１７とを備えている。
【００１１】
これらのうち、油圧回路系２は、ブレーキペダルの踏み込み量に応じた制動圧（ペダル踏力）をマスタシリンダによって倍力し、ホイールシリンダ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲそれぞれの流体制動圧を発生させる。また、油圧回路系２は、流体制動圧コントローラ４によって流体制動圧の制御が行われた場合、その制御に応じて、ホイールシリンダ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲそれぞれの流体制動圧を発生させる。
【００１２】
流体圧制動コントローラ４は、アンチスキッドが作動した場合や回生制動時等、油圧回路系２を介した流体圧制動に加えて流体制動圧を制御する必要が生じた場合に、ホイールシリンダ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲそれぞれの流体制動圧を制御する。なお、流体圧制動コントローラ４は、回生制動時に回生制動コントローラ５から流体圧制動トルク指令値が入力されると、それに応じた流体制動圧を後輪のホイールシリンダ３ＲＬ，３ＲＲに発生させる。
【００１３】
回生コントローラ５は、流体・回生制動配分決定部５ａと、前後軸制動配分決定部５ｂとを備えている。
流体・回生制動配分決定部５ａは、制動が行われる際に、マスタシリンダに備えられた圧力センサの検出信号を読み込み、マスタシリンダの油圧（即ち運転者の制動要求量）を基に目標減速度を算出すると共に、目標減速度を実現するための目標制動力を算出する。そして、流体・回生制動配分決定部５ａは、前後軸制動配分決定部５ｂにおいて決定される目標回生制動力を参照して、目標制動力における流体圧制動力（摩擦による制動力）と回生制動力との配分を決定し、その流体圧制動力を実現するための流体圧制動トルク指令値を流体圧制動コントローラ４に出力すると共に、決定した回生制動力を実現するための回生制動トルク指令値をモータコントローラ７に出力する。
【００１４】
前後軸制動配分決定部５ｂは、モータ１０の回生能力限界を超えない範囲で目標とする回生制動力（目標回生制動力）を決定し、さらに、回生制動を主として行う車輪（以下、「回生輪」と言う。）である前輪がロックしない範囲で回生制動力を発生するように、前軸と後軸の回生制動力配分を決定する。即ち、前後軸制動配分決定部５ｂは、モータ１０の回生能力限界を超えず、かつ、前軸と後軸とを最大締結力で締結した場合の回生制動能力（最大回生制動能力）を超えない範囲で目標回生制動力を決定し、目標とする回生制動力のうち、予め定めた条件に従う一部の回生制動力を後軸に振り分け、振り分けられた回生制動力を後軸において発生するようなクラッチ１４の締結力（回生制動用締結トルク）を算出する。
【００１５】
図２は、回生コントローラ５の制御動作を示すフローチャートである。
回生コントローラ５は、イグニションオン状態において、図２に示すフローチャートを繰り返し実行している。
図２において、処理が開始されると、回生コントローラ５は、クラッチ１４の締結力トルクを読み込む（ステップＳ１）。
次に、回生コントローラ４は、油圧回路系２におけるマスタシリンダの油圧を読み込み（ステップＳ２）、さらに、モータコントローラ７からバッテリ９の充電状態を読み込む（ステップＳ３）。
【００１６】
続いて、回生コントローラ４は、車輪速センサ６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲの検出信号から算出される車速を読み込み（ステップＳ４）、バッテリ９の充電状態を参照して、回生制動の可能量を算出する（ステップＳ５）。
そして、回生コントローラ４は、制動要求が行われているか否か、即ち、マスタシリンダの油圧がゼロより大となっているか否かの判定を行う（ステップＳ６）。
【００１７】
ステップＳ６において、制動要求が行われていない（マスタシリンダの油圧がゼロである）と判定した場合、回生コントローラ５は、ステップＳ１に戻り、制動要求が行われている（マスタシリンダの油圧がゼロより大である）と判定した場合、流体・回生制動配分決定部５ａによって、マスタシリンダの油圧を基に目標減速度およびそれを実現するための目標制動力を算出する（ステップＳ７）。
【００１８】
そして、回生コントローラ５は、ステップＳ５において算出した回生制動の可能量およびハイブリッド自動車１の運転状態を参照して、回生制動が可能であるか否かの判定を行う（ステップＳ８）。なお、回生制動が可能であるか否かについては、例えば、低速の状態では一般に回生制動能力が低下することから、所定速度以下の状態では回生制動を行わないこととし、また、バッテリ９が満充電である場合には、回生電力を充電できないことから回生制動を行わないといった判定基準とすることができる。
【００１９】
ステップＳ８において、回生制動が可能でないと判定した場合、回生コントローラ５は、ステップＳ１１の処理に移行し、一方、回生制動が可能であると判定した場合、流体・回生制動配分決定部５ａおよび前後軸制動配分決定部５ｂによって、モータ１０の回生能力限界を超えず、かつ、回生輪である前輪がロックしない範囲で回生制動力を発生するように、目標制動力を流体圧制動力（流体圧制動トルク）と回生制動力（回生制動トルク）に配分する（ステップＳ９）。このとき、前後軸制動配分決定部５ｂは、前軸と後軸とを最大締結力で締結した場合の最大回生制動能力を超えない範囲で目標とする回生制動力を決定する。
【００２０】
そして、回生コントローラ５は、前後軸制動配分決定部５ｂによって、配分された回生制動力のうち、予め定めた条件に従って後軸に振り分けられる回生制動力を発生するためのクラッチ１４の締結力（回生制動用締結トルク）を算出し、算出した締結力を示す回生制動用締結力指令値をトルク配分コントローラ１６に出力する（ステップＳ１０）。
なお、ステップＳ１０において、制動時に前後軸を最大締結力で締結する制御を行う場合（図３の締結力特性（ａ）に基づく制御を行う場合）には、締結力を１００％（直結）とし、制動時に減速度に応じて締結力を徐々に緩める制御を行う場合（図３の締結力特性（ｂ）に基づく制御を行う場合）には、予め定められた特性に従い、減速度に応じて所定の締結力とする。
【００２１】
さらに、回生コントローラ５は、モータコントローラ７および流体圧制動コントローラ４に、流体圧制動トルク指令値および回生制動トルク指令値をそれぞれ出力する（ステップＳ１１）。
ステップＳ１１の後、回生コントローラ５は、ステップＳ１に移行し、図２に示す処理を繰り返す。
なお、回生コントローラ５は、車輪速センサ６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲの検出信号を基に、回生制動時に車輪１８ＦＬ，１８ＦＲ，１８ＲＬ，１８ＲＲがロックし、スリップ状態となっているか否かを検出する。
【００２２】
図１に戻り、モータコントローラ７は、回生コントローラ５からの回生制動トルク指令値に基づいて、回生制動力を制御する。また、駆動時にはモータ１０による駆動力制御を行なう。また、モータコントローラ７は、バッテリ９の充電状態、温度等で決まる最大許容回生力値を算出して、その算出結果を回生コントローラ５に出力する。
【００２３】
トルク配分コントローラ１６は、エンジン１３あるいはモータ１０の運転状態、変速装置１１の変速比およびスロットルバルブ（不図示）のスロットル開度に基づいて、ハイブリッド自動車１の前輪および後輪に与える駆動トルクの配分を決定する。また、トルク配分コントローラ１６は、回生コントローラ５から回生制動用締結力指令値が入力された場合、回生制動用締結力指令値に応じたトルク配分を決定する。
【００２４】
そして、トルク配分コントローラ１６は、決定したトルク配分を示すトルク指令値を油圧ユニット１７に出力する。
また、トルク配分コントローラ１６には、クラッチ１４の締結力を検出するトルクセンサの検出信号が入力され、この検出信号から算出した締結力トルクは、回生コントローラ５に出力される。
油圧ユニット１７は、トルク配分コントローラ１６によって入力されるトルク指令値を油圧に換算し、クラッチ１４のクラッチ締結力がトルク指令値に対応するトルクとなるように、換算した油圧をクラッチ１４に印加する。
【００２５】
次に、動作を説明する。
本実施の形態に係るハイブリッド自動車１は、制動が行われる場合に、モータ１０の回生能力限界を超えず、かつ、前軸と後軸とを最大締結力で締結した場合の回生制動能力（最大回生制動能力）を超えない範囲で目標回生制動力を決定する。さらに、目標とする回生制動力のうち、予め定めた条件に従う一部の回生制動力を後軸に振り分け、振り分けられた回生制動力を後軸において発生するようなクラッチ１４の締結力で、回生制動を主として行う車軸である前軸を後軸と締結し、前輪と路面との摩擦力に加え、後輪と路面との摩擦力を用いて回生制動を行う。
【００２６】
そのため、前輪のみによって回生制動を行うこととした場合に、低μ路等において前輪と路面との摩擦力を回生トルクが上回り、前輪がロック傾向となることを防止できる。
したがって、回生電力をより多く発生させることができ、より効率的な回生制動を行うことが可能となる。
また、このときのクラッチ１４の締結力は、図３の締結力特性（ａ）に示すように、制動中は常時最大締結力で締結した状態（締結力１００％）とすることが可能である。これにより、図４に示すように、前軸と後軸とに回生制動の負荷を分散できる。即ち、後輪の摩擦制動力に相当する制動量を回生制動に振り替えることができる。そのため、低μ路における回生電力を増加させることが可能となる。
【００２７】
また、図３の締結力特性（ｂ）に示すように、減速度に応じて締結力を徐々に緩めることも可能である。これにより、図５に示すように、理想前後制動力配分における後軸の制動力を超えないように、回生制動力を前後軸へ配分することができる。そのため、前後軸への適切な制動力配分を実現しつつ、効率的な回生制動を行うことが可能となる。
このように、前軸と後軸とを所定の締結力で締結させることにより、前輪のみならず、後輪と路面との摩擦力を回生に用いることができるため、低μ路で前輪のみによる回生制動を行った場合に、モータ１０の回生能力に余裕があるにも関わらず前輪がロックし、回生制動量がゼロとなる事態が回避される。
【００２８】
なお、本実施の形態において、回生制動が行われる場合は、前軸と後軸とを常に所定の締結力で締結することとして説明したが、通常は前軸と後軸との締結を解除しておき、回生コントローラ５が車輪速センサの検出信号を基に回生制動を行う前輪のスリップ状態を判定し、前輪のスリップ状態量が所定量を上回っているときに、前軸を後軸と締結させることも可能である。これにより、４輪による回生制動を効果的な場面で使用することが可能となる。
【００２９】
また、本実施の形態においては、図６（ａ）に示すように、エンジン１３およびモータ１０が主駆動軸である前軸を駆動し、その前軸が回生制動を行う車軸である場合について説明したが、例えば図６（ｂ）に示すように、エンジンが主駆動軸である前軸を駆動し、クラッチ等により後軸が前軸に連結された４輪駆動車において、後軸が回生制動を行う車軸である場合にも、本発明に係る回生制動システムを適用することが可能である。なお、さらに、これらの構成に対し、主駆動軸が前後軸で入れ替わった構成においても本発明に係る回生制動システムを適用可能である。
【００３０】
また、本実施の形態においては、本発明をハイブリッド自動車に適用した場合を例に挙げて説明したが、ハイブリッド自動車以外であっても、回生モータ、および、２輪駆動と４輪駆動とを切り替え制御する機能を有する車両であれば、本発明を適用することができる。
なお、上記実施の形態においては、図１における回生コントローラ５および車輪速センサ６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲが検出手段を構成する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る回生制動システムを適用したハイブリッド自動車１の概略構成を示す図である。
【図２】回生コントローラ５の制御動作を示すフローチャートである。
【図３】回生制動時におけるクラッチ１４の締結力の制御特性を示す図である。
【図４】回生制動時に常時最大締結力で締結した状態とする場合の制動力（回生量）を示す図である。
【図５】理想前後制動力配分特性と、減速度に応じて締結力を緩める場合の制動力（回生量）とを示す図である。
【図６】本発明の適用対象となる車両構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  ハイブリッドカー、２  油圧回路系、３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲ  ホイールシリンダ、４  流体圧制動コントローラ、５  回生コントローラ、５ａ、流体・回生制動配分決定部、５ｂ  前後軸制動配分決定部、６ＦＬ，６ＦＲ，６ＲＬ，６ＲＲ  車輪速センサ、７  モータコントローラ、８  インバータ、９  バッテリ、１０  モータ、１１  変速装置、１２  フロントデフ、１３  エンジン、１４  クラッチ、１５  リアデフ、１６  トルク配分コントローラ、１７  油圧ユニット、１８ＦＬ，１８ＦＲ，１８ＲＬ，１８ＲＲ  車輪
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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